Пресс для топливных брикетов: варианты изготовления установок для прессования опилок своими руками

Топить опилками или стружкой — привычное дело для жителей нашей страны, позаимствованное в европейских странах. Их популярность обусловлена дешевизной сырья и его хорошей удельной теплотворностью при сгорании. Создав самодельный пресс для брикетов можно получить качественное топливо практически задаром.

Мы расскажем о том, как изготовить несложный и недорогой станок для изготовления брикетированного топлива. В предложенной нами статье приведена конструкция, даны советы по сборке. Приведена технология производства и требования к исходному древесному материалу.

Технология создания брикетов

Изготовление методом прессования пеллетов и брикетов из отходов деревообработки – давно отработанный процесс. Поэтому при создании самодельного станка для получения качественных «евродров» не нужно ничего изобретать, а можно применить уже существующие наработки.

Описание физики процесса

Использование сыпучего древесного материала для отопления находит свое применение в небольших котельных и печах. Опилки дают ту же энергию, что и дерево аналогичной массы и влажности, однако их хранение в естественном состоянии приводит к появлению грязи и пыли. Поэтому такие отходы прессуют в брикеты различной формы.

С некоторыми допущениями можно сказать, что древесина состоит из клетчатки (целлюлозы) и связывающего ее вещества – лигнина. Каждый экземпляр опилок и стружки сохраняет свою целостность благодаря этому полимеру. Для того чтобы установить прочные связи между отдельными кусочками их также необходимо склеить.

Химический состав дерева и прессованного из опилок изделия одинаков. Но физическая структура брикета другая отличается от строения цельного массива, что приводит к более долгому его горению

В процессе прессования на опилки производится сильное давление, в результате чего из них выделяется лигнин и скрепляет материал в форме. Это связь, конечно, не такая прочная, как в цельной древесине, но ее достаточно, чтобы получившийся брикет не развалился.

Количество лигнина в древесине относительно сухой массы зависит от породы деревьев:

• пихта: 30 %;
• сосна: 27 %;
• ель: 27 %;
• осина: 22 %;
• береза: 19 %.

Чем больше процент содержания лигнина, тем меньшее давление нужно для его выделения. Поэтому самостоятельно производить брикеты на основе опилок из пихты проще, чем из березы.

Помимо классического пресса для производства топлива из сыпучих материалов существует еще экструзивный станок. Суть его работы заключается в том, что под действием шнека вещество проходит по постепенно сужающемуся каналу.

В результате этого создается очень высокое давление. Однако реализация этого варианта в домашних условиях сложна и требует специфических знаний, поэтому лучше остановиться на моделях с пресс-формой.

Использование клеящего вещества

При промышленном производстве прессованного топлива применяют станки для создания давление в диапазоне 500 – 3000 атм. У некоторых производителей (например, немецкая фирма «RUF») формирование брикета происходит за счет комбинации сжатия с силой 2000 атм. и нагрева сырья до температуры 150°C. Плотность таких изделий достигает 1.2 кг/дм³.

Промышленный станок для прессования опилок стоит дорого и обладает большой производительностью. Он нерентабелен для производства брикетов в малых количествах

Если сделать пресс для брикетов из подручного материала своими руками, то таких характеристик добиться не удастся. Поэтому изделия однозначно будут иметь меньшую плотность и отличаться повышенной склонностью к рассыпанию.

Компенсировать недостаточное выделение лигнина и добиться большей прочности брикетов из опилок можно за счет добавления стороннего клеящего вещества, такого как:

• Жидкая глина. Необходимая массовая доля этого растворенного в воде связующего вещества составляет от 5 до 10% от общего веса.
• Мокрый гофрокартон.
• Самый дешевый разведенный в воде обойный клей.

Процентное соотношение гофрокартона или клея определяют экспериментально, так как оно зависит от крупности опилок, их влажности и создаваемого давления в форме.

Требование к используемому сырью

Даже при использовании промышленного оборудования, затруднительно получить качественные брикеты или пеллеты из древесных отходов, если их толщина более 4 мм. Крупность материала для самодельных устройств должна быть меньше. Это связано с более низким давлением и отсутствием нагрева сырья.

В идеале диаметр опилок и толщина стружки не должна быть больше 2 мм. Подавляющее большинство древесных отходов подходят по этим параметрам.

Но бывают случаи, когда сырье засорено мелкими ветками, щепой или обзолом (кусками коры). Тогда перед прессованием для получения однородной массы необходимо провести предварительную подготовку – измельчить материал, пропустив его через дробилку.

Дробилку для получения древесных отходов толщиной до 2 мм можно сделать самостоятельно. Обыкновенный садовый измельчитель не подойдет, так как дает большую крупность фракции

Для достижения хорошей плотности брикета надо избегать сырья, засоренного травой, песком или почвой. Почвенно-растительный слой в отличие от глины не обладает вяжущими свойствами, поэтому прессованное изделие будет легко рассыпаться.

Также нужно соблюсти условие по процентному соотношению количество коры – ее не должно быть более 5%. Измерить это невозможно, но визуально опилки со значительным объемом обзола выглядят более темными. Опилки должны быть сухими. Повышенная влажность приводит к большей рыхлости брикета и понижению его удельной теплотворности.

Высушить сырье летом можно или на солнце или в проветриваемом помещении. Зимой сушку нужно проводить в веранде или другом подсобном помещении с небольшой положительной температурой. Для более интенсивного испарения можно использовать принудительную вентиляцию.

Измерять влажность опилок или стружки нужно по приведенной выше таблице. Использование влагомера не даст правильного результата, так как с помощью него можно узнать только значение на поверхности кучи

Если давления в самодельном прессе для изготовления брикетов из опилок будет недостаточным для выделения лигнина, то сырье не высушивают, а вместе с дополнительным скрепляющим веществом наоборот замачивают в воде. В этом случае при перемешивании достигается лучшая однородность, а лишняя влага будет удалена при трамбовке.

Основные элементы пресса

Главными элементами обыкновенного пресса являются пресс-форма (стакан, в который помещают сыпучее вещество), поршень и создающий давление механизм. Самостоятельно сделать их несложно, так как они типичны для станков по брикетированию.

Устройство пресс-формы

Стакан, куда засыпают опилки или стружку называется пресс-формой или камерой. От его геометрии будут зависеть параметры брикета.

Какая будет форма сечения стакана, такой будет и вид брикета. А вот его длина может быть самой разной, но точно не превышающей высоту пресс-форм

Обычно камеру сооружают из обрезка стальной круглой или профильной трубы. Основание поршня, которое заходит в стакан, вырезают из толстостенной (не менее 3 мм толщины) пластины.

При изготовлении пресс-формы нужно учесть соотношение следующих величин:

• площадь сечения пресс-формы (s, см²);
• подаваемое давление на поршень (u, кгс);
• удельное давление на сырье (p, кгс/см²).

Эти величины связаны соотношением:

p = u / s

Брикеты с использованием дополнительного связующего вещества хорошо держат форму, если они сформированы при удельном давлении более 150 атм. (1 атм. ≈ 1 кгс/см²). Исходя из возможности создаваемого усилия поршнем, рассчитывают площадь сечения камеры.

Например, если есть гидравлический домкрат на 10 тонн, то:

s < u / p = 10000 / 150 = 67 см².

Для таких условий подойдет профильная квадратная труба с длиной стороны 80 мм или круглая труба с диаметром условного прохода до 90 мм.

Длина получаемого брикета (l) зависит от высоты пресс-формы (h), плотности сырья в исходном сухом (q₁) и брикетированном (q₂) состоянии:

l = h * (q₁ / q₂)

К тому же после первого сжатия можно снова досыпать стружки в стакан и повторно провести процедуру. Таким способом можно довести длину получаемого изделия практически до высоты прессовочной камеры.

В процессе сжатия опилок происходит выделение влаги из брикета. Для того чтобы она свободно выходила, камеру перфорируют небольшими, но часто расположенными отверстиями.

Обеспечить отток воды из камеры можно через отверстия, которые делают с помощью 2-3 мм сверла по металлу

После формирования брикета его необходимо вытащить из формы. Использование пружины и фальшь-дна, как это часто рекомендуют в интернете, непрактично. Высокое давление полностью сжимает пружину, поэтому с течением времени происходит искривление ее формы, в результате чего она теряет свои свойства.

Поэтому нужно либо делать отъемное дно пресс-формы и выталкивать брикет, либо сооружать разборный стакан. Во втором случае для него нужно будет сделать дополнительную рубашку из прутка.

Доступные способы создания давления

Существует три распространенных способа достижения давления, которые хорошо подойдут для самостоятельно изготовленного пресса для получения топливных брикетов: применение рычага, гидравлического домкрата или винта. Каждый из них по-своему хорош, а их реализация на практике не очень сложна.

Использование мускульной силы и рычага

Обычно в качестве рычага берут металлическую трубу. Она не должна сгибаться под воздействием мускульной силы человека. Например, хорошо подойдет усиленная водопроводная труба диаметра 40 или 50 мм с толщиной стенки 4 – 4.5 мм.

Формула для расчета силы давления поршня (m) в зависимости от прикладываемого человеком усилия (M), расстояния от поршня до точки крепления рычага (l) и его общей длины (L)

Длину рычага и расстояние от точки опоры до соединения с поршнем выбирают не только ориентируясь на достижение нужного давления. Еще один немаловажный параметр – глубина погружения поршня в стакан (h, см).

Ее рассчитывают по формуле:

h = R * (l / L)

Здесь R (см) – высота, на которую опустится конец рычага.

Желательно сделать конструкцию таким образом, чтобы глубина погружения поршня была достаточной для формирования брикета без повторного сжатия с предварительной досыпкой материала. Это сильно увеличит темп производства.

Необходимую глубину погружения поршня (h, см) можно рассчитать, зная исходную сухую (q₁) и брикетированную (q₂) плотность сырья и высоту стакана (H):

h = H * (1 – q₁ / q₂)

Если по какой-либо причине произошла ошибка (как правило, из-за неправильного определения значения исходной плотности сырья) и глубины погружения поршня недостаточно для придания нужной твердости изделию, то необязательно переваривать всю конструкцию.

Можно или уменьшить высоту стакана, или, досыпая опилки, прессовать один брикет за два или три прохода.

Применение гидравлического домкрата

Для создания сильного давления используют гидравлические устройства, такие как привычные бутылочные домкраты. Как правило, в хозяйстве, где есть автомобиль или другая техника, такие гидроагрегаты есть, однако их грузоподъемность может быть недостаточна.

Конструкция типового гидравлического пресса состоит из рамы и подвижной балки, на которую ставят домкрат. Возврат системы в исходное положение происходит за счет действия пружин

Домкраты стоят недорого. Так, модели, рассчитанные на 30-40 тонн, можно приобрести менее чем за 5 тысяч рублей. А с такими показателями уже можно получать брикеты большого сечения или сразу несколько (3-5) экземпляров обычного размера.

Для получения нескольких брикетов одновременно, нужное количество пресс-форм ставят в ряд. Средняя подвижная рама должна быть прочной, чтобы со временем она не прогнулась. Лучше всего ее выполнить из двутавровой балки или толстостенной профильной трубы.

Сам процесс прессования проходит дольше, чем при использовании рычажной конструкции. Однако применение мощного гидравлического домкрата позволяет добиться гораздо большего удельного давления на заготовку. Брикеты получаются более ровные и плотные и уже имеют привлекательный товарный вид.

Винтовой механизм прессования

Принцип действия ручного винтового пресса аналогичен рычажному, только прилагаемое усилие передается под углом в 90°. Чем больше диаметр рукоятки и меньше шаг резьбы, тем больше коэффициент увеличения давления.

Винтовой пресс для опилок похож на устройство для отжима сока. Однако создаваемое в нем давление гораздо больше. Поэтому и прочность резьбового механизма должна быть выше

Такая конструкция также позволяет создавать большее давление, чем станок на основе рычажного механизма. Значимым ее минусом является наиболее медленная среди представленных вариантов скорость работы.

Однако к плюсам можно отнести:

• простоту конструкции;
• возможность купить такой пресс за небольшие деньги с незначительной доработкой под нужды брикетирования;
• маленький размер.

При работе с винтовым прессом не следует его использовать «до упора», когда физических сил уже не хватает, чтобы провернуть механизм. В этом случае на резьбу с одной стороны действует сила прилагаемая человеком, а с другой (под 90°) – сила сопротивления получаемого брикета. Это приведет к быстрому износу резьбы или ее срыву.

Чтобы не переусердствовать и не поломать механизм нужно добиться достаточного результата на пробных экземплярах и либо установить фиксатор, либо сделать маркером метку на резьбе, отмечающую ее максимально допустимое положение.

Выводы и полезное видео по теме

Создание самодельного рычажного пресса. Изготовление основных деталей и описание принципа работы:

Доработка конструкции станка и сам процесс прессования брикетов:

Станок для одновременного получения нескольких брикетов на основе гидравлического домкрата:

Самостоятельно сделать станок для брикетирования опилок несложно. На выбор можно использовать рычажный, гидравлический или винтовой принцип создания давления. Но нужно помнить, что качество изготовленных изделий будет зависеть не только от собранного механизма, но и от подготовки сырья.

Правильно поставленный процесс поможет обеспечить свое хозяйство качественным и дешевым топливом и даже наладить его реализацию.

Хотите рассказать о том, как делали брикеты для отопления собственными руками? Есть ценные рекомендации по теме статьи, которыми вы готовы поделиться с посетителями сайта? Пишите, пожалуйста, комментарии в расположенном ниже блоке, здесь же публикуйте фото и задавайте вопросы.